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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung wenigstens eines
Bilddatensatzes, insbesondere eines Magnetresonanzbilddatensatzes,
einer wenigstens ein Gelenk umfassenden Region eines Patienten.
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Bei
medizinischen Diagnosestellungen des Bewegungsapparats, insbesondere
eines oder mehrerer Gelenke, ist es bekannt, Folgen von Bilddatensätzen aufzunehmen,
die das untersuchte Gelenk in mehreren Stellungen entlang eines
oder mehrerer Bewegungsabläufe
zeigt. Die verschiedenen Stadien des Bewegungsablaufs können dann
beispielsweise im Hinblick auf anormale Berührungen, beispielsweise einen
am Knorpel schabenden Knochen, oder bezüglich der im Gelenk auftretenden
Belastungen und Spannungen untersucht werden.
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Derartige,
Bewegungsabläufe
des Gelenks betreffende Gelenkinformationen können vielseitiger Natur sein.
Neben den physikalischen Gegebenheiten im Gelenk selber – also Kräfteverteilungen,
Spannungsverteilungen, Berührungen
oder Unregelmäßigkeiten
des Bewegungsablaufs – können auch Auswirkungen
auf das umliegende Gewebe anhand der Bilddatensätze untersucht werden, beispielsweise
eine Druckausübung
auf einen Nerv.
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Um
einen vollständigen
Satz von Bilddatensätzen
für einen
Bewegungsablauf zu erhalten, ist eine größtmögliche Bewegungsfreiheit des
Patienten im Aufnahmebereich der entsprechenden Bildaufnahmeeinrichtung
notwendig. Dies erweist sich jedoch bei vielen Bildaufnahmeeinrichtungen
als problematisch, allen voran bei Magnetresonanzeinrichtungen.
Dort ist die Patientenaufnahme meist eine relativ enge Röhre, beispielsweise
mit einem Durchmesser von 60 oder 70 cm, in der es aufgrund der
beschränkten
Raumverhältnisse
meist nur möglich
ist, einen sehr geringen Ausschnitt eines solchen Bewegungsablaufs
tatsächlich
aufzunehmen. Zur Lösung dieses
Problems wurde vorge schlagen, hufeisenförmige Magneten zu verwenden,
jedoch sind solche Systeme komplexer, teurer und liefern meist nicht
die gewünschte
Bildqualität.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
mit dem auch ein oder sehr wenige Bilddatensätze einer das Gelenk umfassenden
Region des Patienten zufriedenstellend im Hinblick auf Bewegungsabläufe ausgewertet werden
können.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß vorgesehen,
dass
- – zunächst wenigstens
ein Bilddatensatz der Region aufgenommen wird,
- – der
Bilddatensatz bezüglich
wenigstens eines mechanisch relevanten Bestandteils des Gelenks zur
Ermittlung von Segmentierungsinformationen segmentiert wird,
- – ein
Patientenbewegungsmodell auf der Grundlage der Segmentierungsinformationen
erstellt und/oder aus einer Datenbank von Bewegungsmodellen ausgewählt wird,
und
- – die
Bewegungsabläufe
des Gelenks betreffende Gelenkinformationen aus dem Patientenbewegungsmodell
ermittelt werden.
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Erfindungsgemäß ist es
demnach vollkommend ausreichend, nur einen oder sehr wenige, einen
geringen Teil des Bewegungsablaufs bzw. der Bewegungsabläufe abdeckenden,
dreidimensionalen Bilddatensatz aufzunehmen, um dennoch physikalische
und physiologische Gelenkinformationen zu erhalten, die in einem
späteren,
weiteren Schritt insbesondere zur Diagnose genutzt werden können. Dazu
wird letztlich vorgeschlagen, den Bilddatensatz bezüglich der
mechanisch relevanten Bestandteile des Gelenks zu segmentieren,
also die dreidimensionale Position und Größe wenigstens eines Teils der die
Bewegungsabläufe
bestimmenden Bestandteile des Gelenks zu bestimmen. Die Segmentierungsinformationen,
die dann erhalten werden, können
beispielsweise, insbesondere bei der Magnetresonanzbildgebung, Informationen über verschiedene
Körpergewebearten
umfassen, beispielsweise bezüglich Knochen,
Knorpel, Muskel, Sehnen, Nerven, Fett, Haut, usw. Durch den dreidimensionalen
Bilddatensatz werden folglich anatomische Segmentierungsinformationen
gewonnen, jedoch ist es, insbesondere bei der Magnetresonanz, auch
möglich,
molekularbiologische Daten zu sammeln.
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Die
Segmentierungsinformationen, die also die anatomische Lage, Größe und gegebenenfalls weitere
Informationen zu mechanisch relevanten Bestandteilen des Gelenks
umfassen, werden genutzt, um ein Patientenbewegungsmodell zu erstellen
oder aus einer Datenbank auszuwählen.
Das Patientenbewegungsmodell ist ein mechanisches Modell, das wenigstens
die untersuchte Region abdeckt. Es umfasst neben der Lage, insbesondere
der relativen Lage, Größe und Orientierung
relevanter Bestandteile in der Region auch weitere Eigenschaften,
die den verschiedenen Bestandteilen zugeordnet werden und deren
Bewegungseigenschaften definieren. Insbesondere kann hierbei vorgesehen
sein, dass den segmentierten Bestandteilen in dem Patientenmodell biomechanische
Parameter, insbesondere Elastizitätsmodule und/oder Torsionsmodule
und/oder Schermodule, zugeordnet werden. Diese biomechanischen Parameter
können
aus Messungen an dem Patienten gewonnen werden, zusätzlich oder
alternativ jedoch auch aus der Datenbank und/oder einer Parameterdatenbank.
Basierend auf diesen Grundinformationen ist es erfindungsgemäß nun möglich, die Bewegungsabläufe des
Gelenks betreffende Gelenkinformationen aus dem Patientenbewegungsmodell zu
ermitteln. Grundlage für
diese Ermittlung sind Simulationstechniken, wie sie aus dem Bereich
der Physik weitgehend bekannt sind. Ein Beispiel für eine solche
Simulationstechnik ist die Methode der finiten Elemente (FEM). Grundsätzlich ist
es jedoch auch denkbar, nicht nur Simulationen zur Ermittlung der Gelenkinformationen
zu verwenden, sondern auch Berechnungen aufgrund physikalischer
Zusammenhänge
durchzuführen.
Der Vorteil eines solchen Patientenbewegungsmodells ist es, dass
dort nicht nur Gelenkinformationen bezüglich von Bewegungsabläufen über den
oder die aufgenommenen Bilddatensätze hinaus gewonnen werden
können,
sondern beispielsweise auch andere Bewegungsabläufe betrachtet werden können. Es
wird folglich ein Werkzeug zur Verfügung gestellt, welches die
gesamte Physik des Gelenks in einem Patientenbewegungsmodell zusammengefasst,
dem je nach Fragestellung beliebige physikalische Informationen über die Bewegungsabläufe in dem
Gelenk entnehmbar sind.
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Es
ergibt sich also mit besonderem Vorteil eine Untersuchungsmöglichkeit
bei Stellungen und Bewegungsabläufen
einer zu untersuchenden Körperregion,
die aufgrund des Platzmangels in einer Bildaufnahmeeinrichtung,
insbesondere einer Magnetresonanzeinrichtung, nicht messbar wären.
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In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass
wenigstens zwei Bilddatensätze
aufgenommen werden, wobei zur Ermittlung der Segmentierungsinformationen
in einem hochauflösenden
Bilddatensatz Grenzverläufe
zwischen verschiedenen Bestandteilen des Gelenks ermittelt werden
und aus wenigstens einem weiteren Bilddatensatz Bestandteile des
Gelenks identifiziert werden. Es wird also vorgeschlagen, zu wenigstens einer
Stellung wenigstens zwei dreidimensionale Bilddatensätze aufzunehmen,
wovon einer hoch aufgelöst
Grenzen in der Anatomie darstellen kann, aus dem anderen jedoch
insbesondere verschiedene Gewebearten unterschieden werden können, was
meist auf Kosten der Auflösung
dieser Grenzflächen
geht. Auf diese Weise kann sowohl die Lage als auch die Art des
Gewebes verlässlich
festgestellt werden. Selbstverständlich
ist es grundsätzlich
auch möglich, das
erfindungsgemäße Verfahren
mit nur einem Bilddatensatz pro Stellung durchzuführen, wobei
dann ein geeigneter Kompromiss zwischen der Auflösung einerseits und der Unterscheidbarkeit
der Gewebearten andererseits gefunden werden muss.
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Wie
bereits erwähnt,
gibt es zwei grundsätzliche
Möglichkeiten,
wie erfindungsgemäß ein geeignetes
Patientenbewegungsmodell erzeugt werden kann. Während es zum einen – wobei
dann meist mehr Informationen benötigt werden – möglich ist,
ein Modell nur aufgrund der Segmentierungsinformationen und gegebenenfalls
der biomechanischen Parameter aus Messungen oder einer Parameterdatenbank
zu erstellen, wird erfindungsgemäß bevorzugt, eine
Datenbank von Bewegungsmodellen heranzuziehen. In dieser Datenbank
sind für
verschiedene Geometrien nach Art eines Atlas unterschiedlichste Bewegungsmodelle
für die
Region „eingehängt”, die mit
besonderem Vorteil aus früheren
Untersuchungen anderer Patienten hergeleitet worden sind, also reale
Sachverhalte darstellen. Vorzugsweise sind diese in der Datenbank
gespeicherten Bewegungsmodelle bereits „durchgerechnet”, das bedeutet,
es liegen bereits Gelenkinformationen in ihnen vor, beispielsweise
typische Bewegungskurven und dabei auftretende Kräfte- und
Spannungsverteilungen. Diese bereits vorab durchgeführten Simulationen
und Berechnungen sind somit bereits in den Bewegungsmodellen der
Patientendatenbank abgelegt.
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Auch
die Datenbank kann auf verschiedene vorteilhafte Weise genutzt werden.
In allen Fällen
ist jedoch vorgesehen, dass zunächst
ein dem Bilddatensatz, letztlich also den Segmentierungsinformationen,
am besten entsprechendes Bewegungsmodell in der Datenbank bestimmt
wird. Diese Bestimmung wird im Allgemeinen durch Vergleich erfolgen,
wobei beispielsweise ein Ähnlichkeitsmaß berechnet
werden kann. Dieses ähnlichste
Bewegungsmodell aus der Datenbank kann nun unmittelbar als Patientenbewegungsmodell
hergenommen werden, was im Folgenden noch näher diskutiert wird, oder es
kann, falls ein neues Patientenbewegungsmodell erstellt wurde, zu
dessen Anpassung dienen.
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So
kann vorgesehen sein, dass bei einem neu erstellten Patientenbewegungsmodell
in einer Datenbank durch Vergleich ein ähnlichstes Datenbankbewegungsmodell
ermittelt wird und das Patientenbewegungsmodell durch Übernahme
im Patientenbewegungsmodell fehlender Informationen aus dem Datenbankbewegungsmodell
ergänzt
wird. Fehlen also in dem neu erstellten Patientenbewegungsmodell
noch Informationen, die zur Ermittlung der Gelenkinformationen benötigt werden,
so können diese
durch Verwendung der Datenbank hinzugefügt werden.
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In
der alternativen Ausgestaltung, wie oben diskutiert, kann vorgesehen
sein, dass als Patientenbewegungsmodell ein bezüglich der Segmentierungsinformationen
der Anatomie des Patienten am meisten entsprechendes Bewegungsmodell
aus der Datenbank gewählt
wird. In diesem Fall wird also nicht notwendigerweise ein neues
Patientenbewegungsmodell erstellt, sondern es wird zunächst eines aus
der Datenbank hergenommen. Dieses Modell muss jedoch dem realen
Patienten noch nicht optimal entsprechen, so dass es dennoch möglich ist,
die bezüglich
des Patienten ja genaueren Informationen aus dem Bilddatensatz zu
verwenden, indem das aus der Datenbank gewählte Patientenbewegungsmodell anhand
der Segmentierungsinformationen angepasst wird. Es wird also das
Bewegungsmodell aus der Datenbank als Patientenbewegungsmodell so verändert, dass
darin festgestellte Stellungen möglichst
exakt den Segmentierungsinformationen aus dem gemessenen Bilddatensatz
entsprechend. Es soll also eine optimale Übereinstimmung mit den Messdaten
erreicht werden. Sind mehrere Stellungen des Gelenks durch Bilddatensätze abgedeckt worden,
kann auch vorgesehen sein, im oder aus dem Patientenbewegungsmodell
aus der Datenbank Bewegungskurven zu ermitteln, die dann an die
gemessenen Stellungen angefittet werden. Bereits an dieser Stelle
ist es im Übrigen
möglich,
Bewegungskurven für
nicht gemessene Stellungen zu extrapolieren. Es sei angemerkt, dass
es auch denkbar ist, eine Anpassung bereits vorberechneter oder
vorsimulierter Daten, die in dem Bewegungsmodell in der Datenbank
gespeichert waren, also beispielsweise Kräfte- oder Spannungsverteilungen,
aufgrund des Vergleichs mit den Segmentierungsinformationen vorzunehmen.
Dann ist eine neue Berechnung nicht mehr nötig.
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Zur
weiteren Verbesserung des Patientenbewegungsmodells kann allgemein
vorgesehen sein, dass bei Erstellung des Patientenbewegungsmodells oder
Auswahl des Patientenbewegungsmodells aus der Datenbank anhand der
Segmentierungsinformationen wenigstens eines wenigstens eine erste
Stellung des Gelenks darstellenden Bilddatensatzes wenigstens eine
zweite Stellung des Gelenks durch Simulation ermittelt wird und
mit den Seg mentierungsinformationen wenigstens eines weiteren wenigstens eine
zweite Stellung darstellenden Bilddatensatzes verglichen wird, wobei
bei einer Abweichung des Patientenbewegungsmodells von dem Bilddatensatz eine
Anpassung des Patientenbewegungsmodells erfolgt. Das bedeutet, es
ist möglich,
das Patientenbewegungsmodell sozusagen iterativ zu verbessern, indem
weitere Bilddatensätze,
die anderen, nicht der Erstellung oder Auswahl zugrundeliegenden
Stellungen des Gelenks entsprechen, herangezogen werden, und mit
berechneten oder simulierten Stellungen in dem Patientenbewegungsmodell
verglichen werden. Abhängig
vom Vergleichsergebnis kann dann eine Anpassung erfolgen. Der wenigstens
eine weitere Bilddatensatz kann nach der Erstellung bzw. Auswahl
des Patientenbewegungsmodells in einer erneuten Messung aufgenommen
werden, jedoch können
auch bereits aufgenommene Bilddatensätze weiterer Stellungen zunächst zurückgehalten
werden, um später
im Rahmen dieses Optimierungsprozesses zum Einsatz zu gelangen.
Abhängig
von dem Vergleichsergebnis kann auch die Qualität des Patientenbewegungsmodells
beurteilt werden.
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In
besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der
vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung
der Gelenkinformationen wenigstens ein Bewegungsablauf durch einen
Benutzer, insbesondere in einer manipulierbaren, anatomischen graphischen
Darstellung des Patientenbewegungsmodells und/oder durch Auswahl
typischer Bewegungsabläufe,
definiert wird und durch Simulation, insbesondere nach der Methode
der finiten Elemente, des Bewegungsablaufs und/oder aufgrund von
in der Datenbank gespeicherten Daten vorab durchgeführter Simulationen
und/oder Berechnungen die Gelenkinformationen ermittelt werden.
Zunächst
muss also ein Benutzer definieren, welche Bewegungsabläufe überhaupt
relevant sind und welche diesbezüglichen
Gelenkinformationen überhaupt
gefragt sind. Dies kann aus einer beispielsweise vorgegebenen Liste
geschehen, mit besonderem Vorteil ist jedoch eine manipulierbare
graphische anatomische Anzeige des Modells vorgesehen, in der unmittelbar
neue Stellungen und der Bewegungsablauf dorthin definiert werden
können.
Dargestellt wird auf einer geeigne ten Darstellungseinrichtung, beispielsweise
einem Monitor, also ein insbesondere dreidimensionales Abbild der
Region, insbesondere des Gelenks und seiner beweglichen Bestandteile.
Diese Darstellung kann abstrahiert sein, aber auch auf dem Bilddatensatz
basieren. Ein Benutzer kann nun – beispielsweise durch Anklicken
mit einer Maus oder einem anderen Eingabemittel, insbesondere einem
dreidimensionalen Eingabemittel, bewegliche Teile des Gelenks anwählen und
diese in mögliche
Richtungen bewegen, womit insbesondere ein Bewegungsablauf in eine
weitere Stellung definiert wird (Ausgangsstellung ist idealerweise
eine der aufgenommenen Stellungen). Sind angepasste oder originale
Daten vorab durchgeführter
Simulationen und/oder Berechnungen bereits in dem Patientenbewegungsmodell
vorhanden, können
unmittelbar die benötigten
Informationen ermittelt und angezeigt werden. Liegen noch keine
Daten zu dem gewählten
Bewegungsablauf vor, so können
diese, insbesondere durch Simulation, online oder offline ermittelt
und dann gegebenenfalls angezeigt werden. Auch eine Kombination
beider Vorgehensweisen ist denkbar. Es sei an dieser Stelle angemerkt,
dass es grundsätzlich
natürlich auch
möglich
ist, bevor solche konkreten Anfragen gestellt werden, das gesamte
Modell durchzurechnen, das bedeutet, Daten zu allen möglichen
Stellungen und/oder Bewegungsabläufen
zu sammeln. Dies kann beispielsweise durch eine längere Online-
oder Offline-Simulation
geschehen. In jedem Fall ist es umso vorteilhafter, je schneller
die Daten und insbesondere die Gelenkinformationen, die vom Benutzer gewünscht sind,
vorliegen, da diese dann möglichst in
Echtzeit unmittelbar als Reaktion für eine vorgenommene Manipulation
der Anzeige dargestellt werden können.
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Zweckmäßigerweise
kann vorgesehen sein, dass die Gelenkinformationen in einer oder
der anatomischen graphischen Darstellung des Patientenbewegungsmodells
angezeigt werden, insbesondere durch Einfärbungen und/oder Überlagerungen.
Werden als Gelenkinformationen Kräfte und/oder Spannungen in
wenigstens einer Stellung und/oder für wenigstens einen Bewegungsablauf
bestimmt, so können
diese beispielsweise farbcodiert einer anatomischen graphischen
Darstellung des Patientenbewegungsmodells überlagert werden, insbesondere kann,
liegt eine interpolierbare Darstellung vor, unmittelbar als Reaktion
auf die Manipulation eine entsprechende Umfärbung erfolgen. Auf diese Weise werden
die Gelenkinformationen auch besonders eingängig dargestellt.
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Zusätzlich zu
den Gelenkinformationen können
auch spezielle Attribute des Bewegungsmodells, insbesondere in einem
aus der Datenbank ausgewählten
Bewegungsmodell eingespeicherte spezielle Attribute angezeigt werden.
Solche speziellen Attribute können
beispielsweise Fehlstellungen im Gelenk oder dergleichen sein, die
insbesondere bei einer Auswahl eines Bewegungsmodells aus einer
Datenbank schon grundsätzlich
bekannt sind und dem Benutzer wichtige weitere Hinweise auf den
Weg zu einer abschließenden
Diagnose geben können.
Solche speziellen physikalischen Attribute können beispielsweise als Texteinblendungen
oder als Rotmarkierungen bestimmter Bereiche angezeigt werden.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann vorgesehen sein, dass das neu erstellte und/oder angepasste
Patientenbewegungsmodell in die Datenbank eingespeichert wird. So
wird die Datenbank bei jeder Untersuchung durch ein weiteres Bewegungsmodell
erweitert, so dass letztlich eine umfassende Datenbank entsteht,
bei der eine breite Abdeckung aller möglichen Fälle erreicht wird.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand
der Zeichnung.
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Dabei
zeigt die einzige Figur eine Skizze zum Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die
Figur zeigt in der Übersicht
den Ablauf und die Funktionsweise eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Zunächst
erfolgt in einem Schritt 1 die Aufnahme von wenigstens einem
Magnetresonanzdatensatz einer ein Gelenk umfassenden Region des
Patienten, in diesem Beispiel des Hüftgelenks. Dabei werden vorliegend mehrere
Magnetresonanzdatensätze
gewonnen, nämlich
solche für
zwei erste Stellungen des Hüftgelenks,
die auf dem engen Raum in der Patientenaufnahme der Magnetresonanzeinrichtung
möglich
sind. Für
jede dieser beiden ersten Stellungen wird ein hoch aufgelöster Magnetresonanzdatensatz,
in dem Begrenzungen von Bestandteilen des Hüftgelenks deutlich zu sehen
sind, und ein weiterer Magnetresonanzdatensatz, aus dem besonders
gut Gewebearten unterschieden werden können, aufgenommen.
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Ebenso
in Schritt 1 folgt eine Segmentierung der Magnetresonanzdatensätze zur
Gewinnung von Segmentierungsinformationen bezüglich der erkennbaren Bestandteile
des Gelenks, wobei vorliegend die Position und die Ausmessungen,
insbesondere also sämtliche
nötigen
Daten der Knochen, der Knorpel, der Muskel, der Sehnen, der Nerven,
des Fetts und der Haut aus den dreidimensionalen Magnetresonanzdatensätzen ermittelt
werden. Segmentierungstechniken zum Ermitteln solcher Segmentierungsinformationen
sind im Stand der Technik weithin bekannt und müssen hier nicht näher diskutiert werden.
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Gemeinsam
mit den Segmentierungsinformationen bilden die Magnetresonanzdatensätze Messdaten 2.
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Zusätzlich ist
nun noch eine Datenbank 3 mit einer Vielzahl von Bewegungsmodellen
verschiedenster Patienten vorgesehen. In den dort gespeicherten
Bewegungsmodellen sind neben den anatomischen Anordnungsinformationen über die
Bestandteile des Gelenks auch bereits Ergebnisse vorab durchgeführter Simulationen
und Berechnungen von Bewegungsabläufen und Möglichkeiten in dem Gelenk als
Daten enthalten.
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Die
Datenbank 3 enthält
zudem Informationen bezüglich
der biomechanischen Parameter, also beispielsweise Elastizitätsmodule,
Torsionsmodule, Schermodule, der relevanten Bestandteile des Gelenks,
die diesen dann in dem Bewegungsmodell zu geordnet werden können. Selbstverständlich ist
es auch denkbar, diese Parameter gezielt an dem Patienten zu messen
oder aus einer weiteren, hier nicht dargestellten Parameterdatenbank
zu entnehmen.
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Wie
durch die Pfeile 4 angedeutet, werden nun sowohl die Datenbank 3 als
auch die Messdaten 2 genutzt, um ein Patientenbewegungsmodell
in einem Schritt 5 zu erhalten. Während es grundsätzlich auch
denkbar ist, allein aus den Messdaten 2, insbesondere unter
Verwendung der Segmentierungsinformationen, ein Patientenbewegungsmodell
neu zu erstellen und dann beispielsweise aufgrund ähnlicher Modelle
in der Datenbank 3 zu ergänzen, beschäftigt sich das hier dargestellte,
nicht beschränkende
Ausführungsbeispiel
auf den Fall, dass als Patientenbewegungsmodell ein am besten zu
den Segmentierungsinformationen passendes Bewegungsmodell aus der
Datenbank 3 gewählt
wird. Dies kann beispielsweise durch Vergleich aufgrund eines Ähnlichkeitsmaßes geschehen.
Das ähnlichste
Bewegungsmodell der Datenbank 3 wird dann zunächst als
Patientenbewegungsmodell angenommen. Um das so ausgewählte Patientenbewegungsmodell
jedoch für den
individuellen Patienten zu verbessern, ist in einem Schritt 6 eine
Anpassung des Patientenbewegungsmodells vorgesehen.
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Zunächst wird
das Patientenbewegungsmodell so angepasst, dass es möglichst
optimal den die Segmentierungsinformationen umfassenden Messdaten 2 entspricht.
Vorliegend ist jedoch noch ein weiterer Verbesserungsschritt vorgesehen.
Denn es wird in dem Patientenbewegungsmodell eine zweite Stellung,
die in der Magnetresonanzeinrichtung dennoch noch aufgenommen werden
kann, simuliert bzw. berechnet, und das Ergebnis wird mit weiteren Magnetresonanzdatensätzen des
Patienten, die das Gelenk in dieser zweiten Stellung zeigen, verglichen. Das
Vergleichsergebnis dient zum einen zur Verifizierung, also zur Beurteilung
der Qualität
des Patientenbewegungsmodells, zum anderen aber auch zur weiteren
Anpassung desselben.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass auch eine Anpassung schon vorhandener
Daten über
Stellungen und Bewegungsabläufe,
beispielsweise die bereits vorab berechneten und/oder simulierten
Daten, im Rahmen des Anpassungsprozesses in Schritt 6 angepasst
werden können.
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In
einem optional angedeuteten Schritt 7 können nun im Voraus alle oder
noch fehlende Daten zu den möglichen
Bewegungsabläufen
und Stellungen des Gelenks in dem Patientenbewegungsmodell bereits
vorab simuliert und/oder berechnet werden. Dabei, wie insbesondere
auch bei allen hier erwähnt Simulationen,
kann vorteilhaft eine Finite-Elemente-Methode (FEM) verwendet werden.
Der Vorteil einer solchen Vorabberechnung und/oder auch einer Übernahme
von Daten aus dem Bewegungsmodell in der Datenbank ist es, dass
diese teilweise aufwendigen Berechnungen dann nicht später erfolgen
müssen.
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Insbesondere
können
neben den Positionen, Formen und Orientierungen der relevanten Bestandteile
des Gelenks dabei auch Kräfte-
und Spannungsverteilungen, typische Bewegungskurven und dergleichen
ermittelt werden. Auch singuläre
Effekte – beispielsweise
Berührungen
zwischen Bestandteilen – können bereits
vorher ermittelt werden.
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In
einem Schritt 8 erfolgt dann schließlich eine Anzeige einer graphischen
anatomischen Darstellung des Patientenbewegungsmodells. Einem Benutzer
wird folglich dreidimensional das Hüftgelenk des Patienten zur
Anzeige gebracht, wobei die Ausgangsstellung idealerweise eine der
aufgenommenen Stellungen ist. Weiterhin stehen dem Benutzer nun
auch Eingabemittel zur Verfügung,
mittels derer er die Darstellung in auch im tatsächlichen Gelenk möglicher
Weise manipulieren kann. Beispielsweise kann mit einer dreidimensionalen
Maus ein bewegliches Element, insbesondere ein Knochen, angewählt werden,
und in mögliche
Richtungen bewegt werden. Liegen den durchgeführten Bewegungsablauf und die
neue Stellung betreffende Daten bereits vor oder können schnell
online berechnet werden, vgl. den optionalen Schritt 7,
so kann unmittelbar eine An zeige der gewünschten Gelenkinformationen
erfolgen, das bedeutet, die Anzeige der gewünschten Informationen wird
online mitgeführt.
Dies wird durch den von dem die Manipulation und gegebenenfalls Berechnung
oder Simulation betreffenden Schritt 9 zurück zum Schritt 8 führenden
Pfeil 10 dargestellt.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass Kräfte-
oder Spannungsverteilungen in dem Gelenk farbcodiert der Darstellung überlagert
werden, so dass unmittelbar überprüft werden
kann, welche Auswirkungen welche Bewegung hat. Andere Informationen,
beispielsweise singulär
auftretende Ereignisse oder graphisch nur schwer darstellbare physikalische Größen, beispielsweise
Reibungsenergien oder dergleichen, können zusätzlich, beispielsweise als
Text, dargestellt werden. Auch spezielle Attribute des Patientenbewegungsmodells,
beispielsweise Fehlstellungen oder dergleichen können zusätzlich zur Anzeige gebracht
werden.
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Ist
die Untersuchung und Ermittlung sowie die Anzeige der physikalischen
Parameter des Gelenks durch Wiederholung der Schritte 8 und 9 schließlich abgeschlossen,
kann schließlich
in einem nicht vom erfindungsgemäßen Verfahren
umfassten Schritt 11 eine Diagnose erfolgen.
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Nach
dem Abschluss des Vorgangs wird das Patientenbewegungsmodell in
die Datenbank 3 eingespeichert, so dass diese um diesen
individuellen Fall erweitert wird und die Informationen auf eine breitere
Basis gestellt werden.